白亚光，李兵法，王世臣
(山东博选矿物资源技术开发有限公司，山东 济宁 272073)
摘 要：针对重介质旋流器分选极难选煤时出现紊乱的问题，从磁铁矿粉粒度和合格介质悬浮液中的煤泥含量两个方面进行研究；采用小于325目粒度含量大于90%的特细级磁铁矿粉介质分选后，低密度区合格介质悬浮液中的煤泥含量降到20%左右；结合调整旋流器技术参数，找到适合现阶段许厂选煤厂煤质个性化的工艺参数组合方案，解决了旋流器生产灰分8.5%的炼焦精煤时出现的分选紊乱现象。
关键词：选煤厂；重介质旋流器；极难选煤；特细磁铁矿粉；煤泥含量；实施效果
1 概 述
山东博选矿物资源技术开发有限公司许厂选煤厂属矿井型炼焦煤选煤厂，原料煤为气煤，设计处理能力2.1 Mt/a，小时处理量400 t。选煤厂分两个车间：重介质车间对升井毛煤采用重介质斜轮分选机排出大块矸石，生产大块精煤和小于50 mm粒级的原煤，此原煤为主洗车间的原料煤；主洗车间为有压给料两产品重介质旋流器主再洗、粗煤泥精选、细煤泥浮选、尾煤泥浓缩压滤、湿煤泥烘干的工艺流程，主要产品为精煤、中煤、煤泥。主洗车间入洗前对小于50 mm的原煤预先脱泥，0.50～50 mm粒级煤进入旋流器分选，生产八级优质炼焦配煤。
2018年6月，为开拓新的客户市场，决定开发灰分8.50%的精煤。组织生产前，选煤厂对2018年1—6月原煤的浮沉和筛分试验、数质量数据(见表1和图1)进行了综合分析。分析认为，矿井煤质相对稳定，入洗原煤灰分30%，小于0.5 mm粒级含量占28%，矸石泥化现象严重，生产灰分8.50%的精煤回收率40%，±0.1含量为60%，入洗原煤的可选性为极难选[1]。
采样地点：1#原煤仓下入选原煤胶带；浮沉前煤样总重：192.10 kg，灰分：26.88%
在开始生产灰分8.5%的精煤时，曾出现低密度区旋流器分选紊乱的问题，主要表现为精煤量时大时小，精煤间歇性地跑入中煤，严重时几分钟一次，最糟糕的情况有高达80%的精煤跑入中煤，精煤损失严重，介质损失严重，整个分选系统失控，生产无法进行。为解决这一问题，选煤厂组织管理和技术人员进行系统诊断，确定“旋流器的结构参数不适应煤质”为主要因素，并将工作方向全部放到旋流器技术参数调整上。经过3个月的反复摸索，找到了适合许厂煤质特性的旋流器结构最佳配比参数。为排除设备磨损对旋流器设计技术参数的影响，首先更换新的旋流器，然后对旋流器安装角度、入料口、底流口、中心管等逐一调整。最后确定的技术指标为：安装角度16°，入料口350 mm，溢流口530 mm，底流口260 mm，中心管长度和直径分别为1 400 mm和380 mm。调整后，虽然生产得以维续，但分选紊乱的问题仍然没有彻底解决，生产精煤错配入中煤的现象仍然时有发生。
2 影响旋流器分选效果的因素分析
影响旋流器分选效果的因素除了煤质、旋流器结构参数外，悬浮液的性质也是一个重要因素。从理论上讲，磁铁矿粉的密度越大，稳定性越差。为使悬浮液具有一定的稳定性和流变性，合格介质中必须掺入一定量的煤泥，一般煤泥含量15%～45%[2]。如果煤泥含量高，悬浮液流动性会变差，粘滞阻力大，不利于2.00 mm以下粒级原煤的分选(许厂选煤厂2.00 mm以下粒级煤所占比例在30%左右)，也会为后续的产品脱介增加难度。具有理想分选效果的合格介质悬浮液不但煤泥含量相对低，还能维系持续的动态稳定性[3]。
2.1 悬浮液性质分析
2018年1—6月11批磁铁矿粉的综合技术指标为：全水分7.96%，磁性物含量95.5%，小于325目粒度占78.6%，真密度4.57 g/cm3。
2.2 低密度区合格介质固体物含量分析
3 方案制定
3.1 提高磁铁矿粉的品质
使用小于325目含量90%的特细粒级介质，保证低密度区分选密度合格，主要靠特细粒级磁铁矿粉自身特性维系悬浮液的稳定性。
3.2 降低合格介质悬浮液中煤泥的比例
降低进入分选系统的煤泥含量，降低合格介质的粘滞力，以提高合格介质悬浮液的流动性，提高分选精度。
3.3 效果预测
选煤厂使用的是两产品重介质旋流器，低密度区的分选原理[4]为：煤和合格介质的两相混合液以一定压力从旋流器入料口切向进入旋流器内，产生强烈的三维椭圆型强旋转运动。利用轻产物与重产物之间存在的密度差，在离心力、向心力、重力、流体动力等作用下，其中主要受离心沉降作用，重产物经旋流器底流口排出，轻产物由溢流管排出，实现精煤和中煤的分离。
通过提高磁铁矿粉品质和减少合格介质中的煤泥含量，期望达到如下效果：物料和悬浮液以一定压力沿切线方向给入旋流器时能形成强有力的旋涡流，使浓缩效果更佳；占比高的细磁铁矿粉形成的悬浮液在一定程度上消减煤泥引起的粘滞阻力；液流从入料口开始沿旋流器内壁形成下降的外螺旋流理论上界限更清晰，旋流器轴心附近形成的螺旋流更加理想，内螺旋流负压吸入的空气在旋流器轴心形成的空气柱更趋完整；精煤能够接近理想状态、无阻碍的随内螺旋流向上排出 ，中煤随外螺旋流从底流口排出，分选精度提高，分选效果改善[5]。
4 工艺优化
(1)与介质供应部门协调，变更磁铁矿粉购买技术协议。调整磁铁矿粉的技术指标为：全水分8%，磁性物含量98%，小于325目粒度含量90%，真密度4.7 g/cm3。
(2)提高脱泥效果，减少悬浮液中煤泥比例[6]。增加脱泥筛的喷水量和喷水压力后，脱泥效果有所改善[7]。
(3)持续测定合格介质中的煤泥含量。通过精煤在线测灰仪和视频监控跟踪生产发现，分选紊乱现象有所改善，但超过30 mm厚的煤层通过孔径0.5 mm的脱泥筛时脱泥效果仍然不理想。为此又尝试延长入洗原煤胶带，合理利用有限空间增加一部脱泥筛，对原料煤二次脱泥。在投入品质更高的特细级介质后，打股问题彻底解决。上述方案实施后低密度区合格介质固体物含量分析数据[8]如表3。
方案实施后，合格介质中的煤泥含量平均降低5个百分点，合格介质品质大幅提高(小于325目含量占比90%)，结合旋流器结构参数的系统调整，选煤厂利用4个月的时间自主解决了极难选煤分选紊乱的难题，分选效率达到了96%。2018年第四季度，选煤厂为矿井创收6 400万元，按吨煤创收30元计算，合计创效240万元。
5 结 语
在对极难选煤进行分选时，由于煤质特性、旋流器组合分选参数、合格介质的性质、生产操作等因素的综合作用，可能出现负面的蝴蝶效应，各因素对分选效果的非线性影响可能会成几何比例激增，最终导致系统崩溃性的紊乱。许厂选煤厂的探索带有个别性和特殊性，甚至打破了常规，但解决问题的思路具有可复制性。
随着市场需求的变化和煤层机械化挖掘深度增加，很多选煤厂将会遇到入选原煤可选性变差[8]的问题。对极难选煤分选技术的个性化研究探索，将使博选公司在以选煤厂托管运营为主业的发展中更加具有竞争力和发展前景。
参考文献
[1] GB/T 16417—2011，煤炭可选性评定方法[S].
[2] 郭 德.重力选煤[M].北京：煤炭工业出版社，
[3] 欧泽深，张文军.重介质选煤技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2006.
[4] 王新文，潘永泰，刘文礼.选煤机械[M].北京：冶金工业出版社，
[5] 王 东，王建忠.选煤厂生产技术管理[M].徐州：中国矿业大学出版社，
[6] 张旭明.选煤厂煤泥水处理[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005.
[7] 彭 垠.选煤厂管理[M].北京：煤炭工业出版社，
[8] 彭荣任，何青松，杨喆.重介质旋流器选煤理论与实践[M].冶金工业出版社，2012.
[9] 邹 勇.重介扩能技改的生产实践与研究[J].煤质技术，2014(S1)：69-72.
中图分类号：TD941
文献标识码：A
文章编号：1005-8397(2019)08-0023-04
收稿日期：2019-07-02
DOI：10.16200/j.cnki.11-2627/td.2019.8.008
作者简介：白亚光(1984—)，女，蒙古族，内蒙古赤峰人，1998年毕业于太原理工大学选矿工程专业，工学学士，山东博选矿物资源技术开发有限公司选矿工程师。
引用格式：白亚光，李兵法，王世臣.介质粒度和煤泥含量对极难选煤分选效果的影响[J].煤炭加工与综合利用，2019(8)：23-25，30.